## Potensi Penghematan Energi Pada Industri Farmasi

## Harmen
Jurusan Teknik Mesin, UNILA Gedung H Fakultas Teknik, Jl. Sumantri Brojonegoro No. 1 Gedungmeneng. Bandarlampung (35145) Telp.: (0721) 3555519, Fax: (0721) 704947 E-mail: harmenbur@unila.ac.id

## Abstract
This  research  is  focus  to  identify  and  calculated  energy  saving  potential  in  pharmaceutical industry. Energy audit procedure is done by measure electrical power for each electrical industrial devices. Monthly electricity consumption for two years is investigated to know electricity pattern for this  industri.  Elctricity  pattern  can  be  used  to  measure  electricity  efficiency  of  this  industry.  The result show that this industry is over estimate on power supply from the grid. It’s investigated that 3.835.178,-IDR/month is loss. By using 200 kW gas/diesel cogeneration engine will be save 65.8 kW power.
Keywords: energy saving, audit energy, energy efficiency, cogeneration, pharmaceutical industry.

## PENDAHULUAN
Industri  merupakan  salah  satu  pengguna energi  terbesar.  Konsumsi  energi  final  sektor industri  berdasarkan  data  tahun  2010  adalah sebesar  355,756,662  setara  barel  minyak  atau sekitar 32,90% dari total konsumsi energi final Indonesia  pada  tahun  tersebut  [1].  Komponen biaya  energi  industri  berkisar  antara  10%  - 30%  dari  total  biaya  produksi.  Fluktuatifnya harga  energi  di  pasar  global  menambah ketidakpastian  dalam  hal  perancanaan  biaya produksi  dan  pentingnya  untuk  melakukan kegiatan efisiensi energi.
Efisiensi energi adalah suatu usaha untuk menggunakan  lebih  sedikit  energi  dalam menjalan-kan suatu proses dengan kinerja yang sama[2].  Hal  tersebut  dapat  dicapai  dengan beberapa  cara,  antara  lain  dengan  perilaku pemakaian  yang  efisien[3],  perawatan  yang baik,  penggunaan  peralatan  yang  hemat energi[4],  dan  pemanfaatan  kembali  energi yang terbuang[5]. Besarnya penghematan yang didapat  sangat  tergantung  pada  bentuk  usaha yang  dapat  dilakukan.  Selain  penghematan dalam  hal  biaya  energi,  efisiensi  energi  juga dapat  meningkatkan  daya  saing  produk  suatu
industri[3].
Pada penelitian ini akan dihitung penggunaan  energi  untuk  setiap  unit  proses dalam setiap alur proses produksi. Audit energi merupakan  langkah  pertama  yang  harus dilakukan  untuk  menentukan  ketidakefisienan yang ada, untuk penyusunan target penghematan, dan penentuan potensi penghematan  yang  akan  dapat  dicapai[2]. Setelah  audit  dilakukan,  target  yang  rasional ditentukan  baru  kemudian  dilanjutkan  dengan penyusunan rencana aksi dan pengimplementasiaannya.

## METODE
Tata  langkah  dalam  melaksanakan  audit energi merupakan metode yang dilakukan pada penelitian ini.
Audit energi dimulai dengan mendata dan mengukur  arus  listrik  yang  mengalir  pada mesin-mesin  produksi  utama  dan  mengamati aktivitas  mesin  selama  1  bulan.  Aktivitas mesin dicatat baik pada LWBP maupun WBP. Konsumsi  listrik  diukur  melalui  pengukuran arus  listrik  dengan  clamp  meter  untuk  tiap mesin  dan  pada  catatan  meteran  listrik.  Arus listrik  diukur  untuk  setiap  proses  yang  ada
dalam  satu  siklus  untuk  menghasilkan  satu produk.
Dari  data  aktivitas  mesin  selama  bulan dan besar konsumsi arus listrik yang diperlukan  tiap  mesin,  dapat  dihitung  besar daya  kVA  yang  diperlukan  tiap  mesin  dan konsumsi  energi  listrik  saat  LWBP  dan  WBP. Setelah  itu  dengan  data  yang  tertera  pada tagihan  dari  PLN  selama  satu  tahun  juga dilakukan  pengamatan  pola  konsumsi  energi listrik.
Melalui  data  pengamatan  dan  hasil analisa  ditentukanlah  rekomendasi  potensi penghematan yang dapat dilakukan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Industri  farmasi  yang  dijadikan  sebagai studi kasus adalah
sebuah
pabrik farmasi/pembuatan obat yang berlokasi di kota Semarang. Obat yang dihasilkan dapat dikatagorikan kedalam enam jenis, seperti yang diperlihatkan  dalam  Tabel  1.  Pada  tabel tersebut  juga  disertakan  informasi  mengenai kapasitas  produksi,  realisasi  produksi  pada tahun 2007, dan kebutuhan bahan baku
Tabel 1. Kapasitas produksi, realisasi produksi, dan kebutuhan bahan baku pembuatan obat.

## Diagram Alir Proses Produksi
Diagram  alir  proses  produksi  dari  salah satu  jenis  produk  yang  dihasilkan  yaitu,  obat jenis  sirup  berserta  sumber  energi  dan  bahan tambahan/  pendukungnya  diperlihatkan  pada Gambar 1.
Weighting ( 1 ) Raw Material Electricity (5 W/h) Preparing Preservative & sweetener solution ( 2b ) Dissolying raw material ( 2a ) 0.75 kW Electricity Steam LPG Hot water Mixing ( 3 ) 0.75 kW Electricity Filling ( 4 ) 0.25 kW
Electricity Bottle + cover
Labeling ( 5 ) 0.78 kW Electricity Label Packing ( 6 ) Carton Syrup medicine Purch. elect 345 KVA (peak 32.4 MWh/month) Lighting Elect.
Equipment. AC Boiler Elect. Water Air Diesel oil Steam (0.5 ton/h) Flue Gas C e n tr a l a ir c o n d it io n e r Air Electricity, 65.8 kW Cold Air
198.733 kW
Gambar  1.  Diagram  alir  proses  produksi  obat jenis sirup dan sumber energinya
Balans  massa  dan  energi  untuk  setiap bagian  dari  proses  produksi  belum  dapat digambarkan  karena  sebagian  besar  proses tidak  dilakukan  secara  kontinu.  Namun  hal  ini tidak  mungkin  tidak  dapat  digambarkan. Dengan  mengamati  lebih  rinci  setiap  proses yang  berlangsung  pada  mesin  tertentu,  maka jumlah  material  input,  output  dan  hilang  akan dapat ditentukan. Begitupun dengan energinya, besarnya  energi/listrik  yang  dibutuhkan  dapat ditentukan dengan mengetahui lamanya pemakaian  suatu  mesin  secara  kontinu  atau dengan  pengukuran  langsung  terhadap  arus yang mengalir selama mesin berjalan. Hasil ini akan  bermanfaat  sekali  khususnya  untuk mengetahui  kefektifan  suatu  proses  produksi baik  itu  dari  segi  keandalan  peralatan, produktifitas  pekerja,  maupun  besar  energi yang dikonsumsi.

## Pasokan dan Kebutuhan Energi Listrik
Energi listrik dibutuhkan sebagai penggerak motor dari pelbagai mesin produksi. Namun dalam industri ini kegiatan masih dapat dilangsungkan  bila  terjadi  pemutusan  aliran listrik. Proses produksi manual dapat dilakukan seperti untuk proses pengisian obat batuk hitam atau proses lainnya. Kalau dilihat dari besarnya biaya  produksi  yang  dikeluarkan  per  tahun 2007,  biaya  produksi  untuk  komponen  biaya energi  (listrik  dan  minyak  solar)  berkisar sekitar 1,61% dari total biaya produksi.
Sebesar  345  kVA  daya  listrik  dipasok dari  jaringan  PLN  untuk  keperluan  produksi. Selain untuk mesin produksi, daya ini sebagian
besar  digunakan  untuk  menjalankan  air handling  unit  untuk  keperluan  pengkondisian udara.  Total  daya  yang  dibutuhkan  untuk proses  ini  adalah  sebesar  74,25  HP  atau  55,37 kW.  Sebagai  pembangkit  cadangan  digunakan sebuah  genset  berbahan  bakar  minyak  solar dengan  daya  output  10  kW.  Ini  hanya  dapat digunakan  untuk  keperluan  kantor  bila  terjadi pemutusan listrik dari jaringan PLN. Sehingga direncanakan  untuk  membeli  genset  baru dengan  kapasitas  yang  lebih  besar  agar  dapat juga digunakan untuk keperluaan produksi.
Gambar 3 Konsumsi dan biaya listrik per kWh
Konsumsi listrik dan biaya yang dibayarkan  per  kWh  listrik  yang  dikonsumsi untuk  periode  2  tahun  (24  bulan)  diberikan dalam Gambar 3. Dari gambar tersebut terlihat bahwa  selama  dua  tahun  tersebut  konsumsi relatif  konstan,  yaitu  rata-rata  27,35  MWh  per bulannya. Rata-rata biaya yang dikeluarkan per kWh listrik yang dikonsumsi adalah sebesar Rp 858,6,-  per  kWh.  Nilai  ini  relatif  besar  bila dibandingkan  dengan  rata-rata  biaya  listrik yang  dikeluarkan  oleh  industri  untuk  daya terpasang  dan  golongan  tarif  yang  sama. Sebagai  perbandingan,  pada  Gambar  4  dan Gambar  5  diberikan  data  konsumsi  listrik  dan harga  per  kWh  yang  dibayar  oleh  industri farmasi  dan  dua  perusahaan  lainnya  yang memiliki  daya  terpasang  yang  sama  dengan industri farmasi dan pola pemakaian yang sama tapi  daya  terpasang  lebih  rendah,  197  kVA. Data  perbandingan  ini  juga  diberikan  dalam bentuk grafik pada.
Dari  Gambar  4,  dan  5  terlihat  bahwa harga  listrik  yang  harus  dibayar  per  kWh-nya akan  naik  seiring  dengan  dengan  turunnya konsumsi perbulannya. Karena, selain membayar  tarif  akibat  pemakaian  listrik  yang harganya  bervariasi  tiap  bulannya  tergantung pada  jumlah  pemakaian,  konsumen  juga diharuskan  membayar  tarif  daya  terpasang yang  nilainya  tetap  setiap  bulan.  Semakin
tinggi  daya  terpasang  semakin  tinggi  pula tarifnya.  Sehingga  konsumen  harus  peka terhadap  hal  ini.  Bila  terjadi  over  estimasi dalam  pemasangan  daya  maka  harga  yang harus dibayar per kWh-nya juga akan semakin besar. Hal inilah yang diperkirakan terjadi pada industri farmasi ini.
Gambar 4 Perbandingan pemakaian listrik per bulan dan harga per kWh untuk daya terpasang 345 kVA.
Berdasarkan perhitungan  yang dilakukan, seandainya daya terpasang diturunkan dari 345 kVA  ke  240  kVA  –  golongan  tarif  sama  (I-3, Rp  29.500,-/kVA)  –  maka  setiap  bulan  akan dihemat  Rp  3.097.500,-.  Dan  bila  daya terpasang  diturunkan  menjadi  197  kVA  – golongan  tarif  menjadi  I-2  (Rp  32.500,-/kVA) –  maka  untuk  pemakaian  selama  dua  tahun dengan pola yang sama dengan pola pemakaian perioda  Nopember  2006  –  Oktober  2008  akan dihemat  biaya  sejumlah  Rp  92.044.274,-  atau Rp 3.835.178,-/bulan.
Gambar  5  Perbandingan  pemakaian  listrik  per bulan  dan  harga  per  kWh  antara daya  terpasang  345  kVA  dan  197 kVA

## Analisa Energi pada Unit Boiler
Vertical fire tube Boiler Flow: 500 kg/hour Design Pressure: 10 kg/cm 2 Water Steam Fuel Pressure = 6 bar Temperature = 158.83 o C
Enthalpy = 670.5 kJ/kg
Fuel type: HSD Density: 0.87 kg/litre Net calorified value: 40.89 MJ/kg Flow: 1. GOM 18 litre/0.75 hour 2. CTC 20 litre/1.5 hour Temperature = 25 o C Enthalpy = 105.39 kJ/kg Mass flow = 500 kg/hour
Gambar 6 Kesetimbangan energi pada Boiler
Pada  gambar  6  diatas  ada  tiga  kondisi yang  diasumsikan,  yaitu  temperatur  dari  steam berserta  entalpinya  dan  laju  aliran  air  atau steam.  Berdasarkan  data  dan  asumsi  ini dilakukan  perhitungan  efisiensi  dari  boiler  dan didapatkan  efisiensi  boiler  sama  dengan 33.09%  saat  boiler  memproduksi  steam  untuk keperluan  pembuatan  GOM  dan  59,67%  untuk proses  pembuatan  CTC.  Kedua  harga  efsiensi ini  sangat  rendah,  dan  biasanya  harga  efisiensi suatu  boiler  akan  tetap  atau  perbedaannya cukup  kecil.  Sehingga  kedua  parameter  ini harus  diketahui  untuk  keakuratan  analisa. Proses produksi steam untuk GOM yang hanya 45 menit juga akan menyebabkan efisiensi yang rendah karena boiler masih dalam kondisi start- up .  Efisiensi  boiler  sangat  buruk  pada  kondisi start-up  dan  akan  terus  naik  mencapai  kondisi optimumnya,  sehingga  untuk  waktu  operasi yang  kurang  dari  dua  jam  diperkirakan  boiler belum mencapai kondisi optimumnya.
Data tentang jumlah steam yang digunakan belum tersedia. Namun berdasarkan pengamatan  di  dalam  pabrik  diperkirakan bahwa  konsumsi  steam  jauh  lebih  rendah  dari 500 kg/jam. Penggunaan steam yang jauh lebih sedikit dari kapasitas yang ada dan penggunaan yang  hanya  selama  45  –  90  menit  merupakan faktor  utama  yang  menyebabkan  buruknya efisiensi boiler. Karena dengan kondisi operasi seperti ini energi dari pembakaran bahan bakar digunakan  untuk  memanaskan  air  sesuai dengan  kapasitas  yang  ada,  kemudian  hanya menggunakan  sedikit  saja.  Sehingga  energi yang  terkandung  dalam  air  yang  telah dipanaskan akan hilang pada proses pendinginan air tersebut.

## Alternatif Teknologi untuk Meningkatkan Efisiensi Energi
Alternatif  teknologi  yang  dipaparkan disini dapat digunakan sebagai bahan
pertimbangan jika perusahaan memiliki rencana untuk menggunakan sistem
pembangkit  cadangan  yang  baru.  Namun pertimbangan  ekonomis  dari  alternatif  ini belum  dapat  diberikan  karena  biaya  investasi dan  biaya  O&M  dari  kedua  sistem  ini  (sistem pembangkit kogenerasi dan sistem pembangkit konventional) belum lengkap didapatkan.
Tabel  2 Jumlah  pemakaian  listrik  per  jam  saat proses produksi berlangsung.
Pada  Tabel  2  diberikan  data  konsumsi listrik yang diambil selama lebih kurang 3 jam melalui  pencatatan  meteran  listrik.  Data  ini digunakan untuk mengetahui pemakaian listrik selama  satu  jam.  Sehingga  akan  diketahui besar daya yang diperlukan untuk menghasilkan energi tersebut. Data ini diambil sesuai dengan kondisi operasional pabrik. Nilai kVA  didapat  dengan  mengalikan  nilai  kW dengan  faktor  kali  0,85.  Pada  pemaparan sebelumnya,  daya  terpasang  optimum  adalah sebesar  197  kVA,  sehingga  jika  direncanakan untuk menggunakan unit pembangkit cadangan yang  dapat  memenuhi  seluruh  kebutuhan energi  listrik  saat  pabrik  beroperasi  pemilihan daya terpasang 200 kVA cukup ideal.
Selain  sistem  pembangkit  yang  hanya dapat  menghasilkan  energi  lisrik,  saat  ini  juga telah  tersedia  sistem  pembangkit  yang  selain dapat  menghasilkan  energi  listrik  juga  dapat menghasilkan  energi  panas  berupa  steam  atau air  panas  sekaligus[6].  Sistem  ini  disebut dengan  sistem  pembangkit  kogenerasi  atau CHP  ( combined  heat  and  power ).  Sketsa  dari sistem  ini  dengan  teknologi  mesin  torak ( reciprocating  engine )  diperlihatkan  pada Gambar 7.
Berdasarkan  data  performance  tersebut, dengan  menggunakan  daya  sebesar  200  kW panas  yang  dihasilkan  akan  cukup  untuk menggerakkan  sistem  pendingin  absopsi  dan untuk  menghasilkan  steam  untuk  keperluan proses produksi. Sistem pendingin absorpsi ini akan  mampu  untuk  mengantikan  atau  menjadi back-up  sistem  pendingin  central  yang  sudah ada  dengan  kapasitas  pendinginan  sebesar
170.880  kcal/jam  atau  198,773  kW.  Dan  bila digunakan  sebagai  pengganti  sistem  pendingin central, energi sebesar 65.8 kW yang biasanya digunakan untuk menggerakkan fan dan pompa akan  dapat  ditiadakan.  Dan  biaya  operasional dari boiler juga dapat ditiadakan.
Gambar 7 Mesin torak kogenerasi dengan sistem recovery panasnya
Gambaran biaya investasi dan O&M costs berdasarkan acuan EPA[6] untuk daya 200 kW biaya  investasi  adalah  1.300,-  US$/kW  atau 14.300.000  rupiah  per  kW  maka  total  biaya investasi  adalah  2,86  milyar  rupiah.  Dengan cara  yang  sama  juga  diperkirakan  biaya  O&M pertahunnya adalah sebesar 67,782 juta rupiah.

## SIMPULAN
1. Untuk  memenuhi  kebutuhan  listriknya, industri  farmasi  ini  menggunakan  fasokan listrik  dari  jaringan  PLN  dengan  daya terpasang sebesar 345 kVA. Dari pengamatan dan perhitungan yang dilakukan,  daya  terpasang  ini  terlalu  tinggi bila  dibandingankan  dengan  kebutuhan daya  yang  diperlukan.  Akibatnya  harga listrik yang dibayar per kWh menjadi lebih tinggi.  Potensi  kerugian  akibat  hal  ini adalah sebesar Rp 3.835.178,-/bulan.
2. Kebutuhan  steam  dipasok  dari  satu  unit boiler  jenis  pipa  api  dengan  kapasitas  500 liter. Melalui perhitungan diperoleh efisiensi  boiler  sama  dengan  33.09%  saat boiler memproduksi steam untuk keperluan pembuatan GOM dan 59,67% untuk proses pembuatan  CTC.  Kedua  harga  efsiensi  ini sangat  rendah.  Salah  satu  penyebab  dari rendahnya efisiensi boiler ini adalah jumlah steam  yang  diperlukan  jauh  labih  rendah dari  kapasitas  boiler  dan  jam  operasional boiler yang pendek.
3. Berdasarkan kondisi ini potensi penghematan energi dapat dilakukan dengan mengurangi kapasitas daya
terpasang  listrik  dan  mengganti  boiler  juga dengan  kapasitas  yang  lebih  rendah. Penggunaan  sistem  pembangkit  kogenerasi dengan  penggerak  gas/diesel  engine  juga akan  meningkatkan  potensi  penghematan energi sebesar 65,8 kW. 4. Estimasi  biaya  investasi  dan  O&M  costs untuk daya 200 kW 67,782 juta rupiah/tahun.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Pada kesempatan
ini penulis mengaturkan  terima  kasih  kepada  ProLH  – GTZ  Semarang  atas  segala  bantuan  fasilitas dan dana penelitian yang diberikan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] ____________,  2011,  “Handbook  of energy and economics statistic of Indonesia”,  Head  of  Center  for  Energy and Mineral Resources Data and Information, Indonesian Minister of Energy  and  Human  Resources,  Tersedia sebagai Electronic version pada www.esdm.go.id.
[2] UNEP, 2006,  “Pedoman  Efisiensi  Energi untuk  industri  di  Asia”, United  Nations Environment  Programme,  Division  of technology, industry, and economics .
[3] Liu,  Xianbing,  et.  al.,  2012,  “A  survey study  of  energy  saving  activities  of industrial  companies  in  Taicang”,  Journal of Cleaner Production, Vol. 26, 79-89
[4] Jing  Ke,  et.  al.,  2012,  China’s  industrial energy consumption trends and impacts of the  Top-1000  Enterprises  Energy-Saving Program  and  the  Ten  Key  Energy-Saving Projects,  Journal  of  Energy  Policy,  Vol.
50, 562–569.
[5] Maarten Neelis, et. al., 2007,
“Approximation  of  theoretical  energy- saving  potentials  for  the  petrochemical industry using energy balances for 68 key processes”,  Energy  Journal,  Vol.  32, 1104–1123
[6] U.S  Environmental  Protection  Agency (EPA), 2002, Catalog of CHP
Technologies, tersedia online pada: http://www.epa.gov/chp/basic/ catalog.html . Tanggal di akses 20 Nopember 2011.